Окислительно-восстановительные реакции. Электролиз

Разбор

Азотная кислота при взаимодействии с металлами водород не выделяет, так как окислителем в ней выступает азот в степени окисления +5, а не ион $\ce{H+}$. Медь — малоактивный металл, поэтому разбавленная кислота восстанавливается до оксида азота (II): $\ce{3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 2NO ^ + 4H2O}$. Концентрированная кислота восстанавливается до оксида азота (IV): $\ce{Cu + 4HNO3 -> Cu(NO3)2 + 2NO2 ^ + 2H2O}$. В обоих случаях образуются нитрат меди (II) и вода, а различается только оксид азота.

Разбор

Окислитель — это элемент, который принимает электроны и понижает степень окисления. В первой схеме углерод переходит из $\ce{C^0}$ в $\ce{C^{+4}}$ (в $\ce{CO2}$), то есть отдаёт электроны и является восстановителем. Азот переходит из $\ce{N^{+5}}$ (в $\ce{HNO3}$) в $\ce{N^{+4}}$ (в $\ce{NO2}$) и принимает электрон, значит окислитель — азот. Во второй схеме сера переходит из $\ce{S^{-2}}$ в $\ce{S^0}$, а марганец — из $\ce{Mn^{+7}}$ (в $\ce{KMnO4}$) в $\ce{Mn^{+6}}$ (в $\ce{K2MnO4}$), поэтому окислитель — марганец.

Разбор

При электролизе раствора $\ce{KCl}$ на аноде выделяется хлор. Он окисляет железо до $\ce{FeCl3}$: $\ce{2Fe + 3Cl2 -> 2FeCl3}$. Щёлочь осаждает $\ce{Fe(OH)3}$, который при нагревании разлагается: $\ce{2Fe(OH)3 ->[t^{\circ}] Fe2O3 + 3H2O}$. Итог первой схемы — оксид железа (+3). При электролизе раствора $\ce{CuSO4}$ на катоде выделяется медь, а в растворе накапливается серная кислота. Она растворяет оксид алюминия до $\ce{Al2(SO4)3}$, щёлочь осаждает $\ce{Al(OH)3}$, а избыток щёлочи растворяет этот амфотерный гидроксид: $\ce{Al(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]}$. Итог второй схемы — тетрагидроксоалюминат натрия.